JP2009191522A - 鋼管杭の継手 - Google Patents

Abstract

【課題】地中に回転貫入させる鋼管杭の継手構造において、現場溶接作業を廃止し、上下杭の芯合せ、及び係合をガイドリング等を用いることなく容易に行うことができ、継手部の曲げ強度と、回転トルク伝達能力を大幅に改善する。
【解決手段】 鋼管杭１０ａ，１０ｂの端部にフランジ２０ａ，２０ｂを設け、フランジの外径部に、円周２つ割りの第１のリング４０とその外径テーパに外嵌して締めつける第２のリング５０による杭結合構造を備えると共に、フランジ２０ａ及び２０ｂの内径部に円弧状片３０ａ（及び３０ｂ）を杭軸方向に突出させてかつ円周に沿って設け、上下杭１０ａ及び１０ｂの円弧状片３０ａ及び３０ｂの周方向端面が互いに細隙を介して対面するように配設した。
【選択図】 図１

Description

本発明は、地中に回転貫入させる鋼管杭の継手構造に関する。

鋼管杭の上下杭の継手構造としては、従来、ねじ継手、フランジ継手、現場溶接構造などが用いられていた。ねじ継手は、多重ねじ加工等を要するほか、継手部が曲げに弱いという問題がある。

鋼管端部にフランジを設け、フランジ間に剪断プラグや剪断キーを介在させて接続する構造では、剪断プラグや剪断キーの位置合わせに手間を要し、上杭を案内するテーパを有する案内リングを下杭上端に仮設する必要があるほか、この継手構造では杭に作用する曲げや、上下引張力に対する抵抗力が小さいという問題がある。

溶接構造は溶接技術者を必要とし、その作業は天候に支配され、溶接強度は作業者の技能に依存し、信頼性に欠ける場合もある。

このような問題を解決した無溶接継手構造もある（例えば特許文献１参照。）。

この技術は、接続すべき杭の端部に固着した上下フランジと、上下フランジに外嵌し、フランジを杭長手方向に締め付ける傾斜を有し、外径に円筒テーパを設けた２つ割りの内リングと、該内リングに外嵌し、杭軸方向に押圧して前記内リングを締め付けて杭を一体に接合する内径テーパを有する外リングとから成る杭の無溶接継手構造である。

このような杭の無溶接継手構造に、さらに高い剪断強さを付与した技術もある。（例えば特許文献２参照。）。

この技術は、圧入杭又は中堀工法杭に好適であるが、回転貫入する杭に対して回転トルク伝達機能が十分とは云えない。
実用新案登録第２５７２７５３号公報 特開平１１−１９００２０号公報

本発明は地中に回転貫入させる鋼管杭の継手構造において、
ａ）現場溶接作業を行わない。
ｂ）上下杭の芯合せ、及び係合をガイドリング等を用いることなく容易に行うことができるようにする。
ｃ）継手部の曲げ強度を大きくすると共に、回転トルク伝達能力を大幅に改善し、かつ上下引抜荷重に対しても結合強度を大きくする。
ｄ）継手部のせん断耐力を大幅に増強できるようにする。
と云う性能を付与した構造を実現することを目的とする。

上記目的を達成するための本願発明は、鋼管杭の端部にフランジを設け、該フランジは外径部に外嵌リング締付による杭結合構造を備えると共に、フランジの内径部に１又は複数個の円弧状片を杭軸方向に一部突出させてかつ円周に沿って設け、該円弧状片は、上下杭フランジを当接させて上下杭を結合したとき上下杭の円弧状片の周方向端面が細隙を介して互いに対面するように配設したことを特徴とする鋼管杭の継手である。

前記外嵌リング締付による杭結合構造は、接続すべき上下杭の端部に固着した上下フランジに外嵌し、上下フランジを杭長手方向に締め付ける傾斜を有し、外径に円筒テーパを設けた２つ割りの第１のリングと、該第１のリングに外嵌し、杭軸方向に押圧して前記第１のリングを締め付けて杭を一体に接合する内径テーパを有する第２のリングとから構成されている構造が好適である。この構造は、現場溶接を用いることなく容易に強固な接続を行うことができる。

また本願発明においては、１又は複数個の円弧状片を内円周に沿って等間隔に取付ける。この円弧状片は、フランジの内周に沿ってフランジの内側及び杭軸方向に突出して設けられる複数の円弧状片である。その横断面形状は限定されないが、正方形、矩形等とすればよい。この円弧状片は、円弧長が一定長さで、一定間隔を隔てて設けられ、対向する相手方のフランジ内周に取付ける円弧状片はこの一定間隔の中に進入する円弧長とする。そして、上下杭フランジを当接させて杭を結合したとき、上下杭の各円弧状片の周方向端面が互いに細隙を介して対面するように配設されている。

複数の円弧状片は、２個、３個、４個、…でもよいが、最も簡単には、約１／４円弧長の等円弧長の２個の円弧状片を各フランジ内周に円周角約９０°の間隔をあけて配設するとよい。

円弧状片は、フランジの内周に溶接等によって取付けることができる。もちろんフランジと一体成形で切削等により切り出したものであってもよい。

円弧状片は、杭の回転トルクを伝達すると共に接続した杭の相手方のフランジ内面に細隙を介して挿入され、曲げ及び捩じりに対して大きな抵抗力を有している。また、上下杭の芯合せに際して芯合わせガイドの作用を有し、上下杭の結合が容易となる。

なお、本発明が適用される鋼管杭としては杭下端外周にスクリュー羽根を備えた貫入杭が最も適切である。このような鋼管杭に対して本発明の杭は大きな回転トルク伝達能力がある。また、杭継手部の外径が鋼管杭自身の外径より大きくなるが、スクリュー羽根が貫入杭まわりの地層を撹拌して沈下するので、なんらのトラブルを生ずることもない。

本発明によれば、本発明は地中に回転貫入させる鋼管杭の継手構造において、現場溶接作業が不必要となり、上下杭の芯合せ、及び係合をガイドリング等を用いることなく容易に芯合わせを行うことができる。また、継手部の曲げ強度を大きくすると共に、回転トルク伝達能力を大幅に改善し、かつ上下引抜荷重に対しても結合強度が大きくなるというすぐれた効果を奏する。さらに、円弧状片を杭軸方向に一部突出させて、上下杭を接続することによって、見掛上リング片が挿入している状態となり、せん断耐力の向上に大きく効果が得られる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。

図５、図６は本発明を好適に適用することができる鋼管杭１０の側面図及びそのＡ−Ａ矢視図を示す例である。鋼管杭１０は杭下端部にスクリュー羽根１２を備えた回転貫入杭である。杭径は１００〜３００ｍｍ程度である。スクリュー羽根１２の外半径Ｒは杭半径の約３倍となっている。

図１は、本発明の実施例の鋼管杭継手部の縦断面図（端面図）である。上杭１０ａの下端部にフランジ２０ａが取付けられ、下杭１０ｂの上端部にフランジ２０ｂが取付けられている。円周を２つ割りした第１のリング４０をフランジ２０ａ，２０ｂの外周に外嵌し、第１のリング４０の外周の円錐テーパ面に第２のリング５０の内径円錐テーパ面が接するように外嵌して第１のリングを締めつけ、上杭１０ａと下杭１０ｂとを結合している。

この２つ割りの第１のリング４０とその外周を締めつける第２のテーパリング５０によってフランジの外周部を締め付ける構造は本出願人らの所有する技術と同様のものである。図４はこれを示す上下杭の結合部の断面図である。ＰＣ上杭６０ａの下端に設けたフランジ２０ｃとＰＣ下杭６０ｂの上端に設けたフランジ２０ｂとを当接させ、その外径に円周２つ割りの第１のリング４０を外嵌してフランジ２０ｃ，２０ｂを包囲し、第１のリング４０の外面テーパに第２のリング５０を外嵌して、杭軸方向に押圧し、第１のリング４０を締め付ける。この締付けによって第１のリングの内径部に設けた杭軸方向の円錐テーパがフランジ２０ｃ，２０ｄの肩部に作用して杭軸方向に押圧し、上下杭６０ａ，６０ｂを強固に結合する構造である。

この結合構造は、杭１０ａ，１０ｂの外径から外方に突出した大径のものとなるが、上記図５，図６に示した回転貫入杭では、スクリュー羽根１２が杭周囲の地盤を攪拌するので杭の貫入が困難になるなどの問題はない。

本発明では、図１に示すように、フランジ２０ａの内周面に円弧状片３０ａが取付けられている。図２は上杭１０ａの下端部近傍を示す縦断面図、図３はその底面図である。円弧状片３０ａはこの例ではフランジ２０ａの内周の１／４長の円弧状片で、その横断面の形状は図２に示すように正方形状である。この円弧状片３０ａはフランジ２０ａの内面に沿って取付けられ、フランジ２０ａの内周側に突出すると共に杭軸方向下方に突出し、その外周面は図示しない下杭のフランジ内周面内に挿入され、上下杭が係合する。そして上下杭が係合して結合されたとき、円弧状片３０ａの周方向端面３１ａは、相手方のフランジに取付けられた円弧状片の周方向端面と隙間を介して対面する。

図１はこの状態でフランジ２０ａ，２０ｂの外周を第１のリング４０、第２のリング５０によって結合した状態を示している。

この例では、図３に示すように、円弧状片３０は２個の円弧状片から成り、その円弧長は、杭の中心角で９０°−ｅ（ｅは微小寸法 例えば０〜２ｍｍ）である。また図２に示すように、その外径寸法３２は、フランジ２０ｂの内径寸法に対して微小寸法だけ小さくなっており、図１に示すように上下杭１０ａ，１０ｂを係合させる。

図１では下フランジ２０ｂに取付けられた円弧状片は示されていないが、上フランジに取付けられた円弧状片３０ａの円周方向端面（図３に示す３１ａ）に微小間隙を以て円周方向端面が対面している。

上杭１０ａに加えられた回転トルクは上下フランジ２０ａ，２０ｂに取付けられた円弧状片３０ａ（及び図示されていない相手方の３０ｂ）を介して伝達される。この回転トルクは地盤にもよるが、例えば、２６７．４ｍｍφの鋼管杭で最大１７５ｋＮ・ｍが作用する。

なお、円弧状片３０ａ（及び図示されていない相手方の円弧状片３０ｂ）は上下杭１０ａ，１０ｂの接続時に下部杭１０ｂのフランジ２０ｂ（及び上部杭１０ａのフランジ２０ａ）内に進入し、セルフセンタリングの作用を有する。従って、ガイドリング等の上下杭芯合わせ用の治具が不要となり、上下杭の接続作業が容易となる。

また円弧状片３０ａ（及び図示されていない相手方の円弧状片３０ｂ）は、杭継手部の剪断及び曲げに対して大きな抵抗力を有する。フランジ２０ａ，２０ｂの外周締付構造は第１のリング４０、第２のリング５０から構成され、上下フランジ２０ａ，２０ｂを圧着させると共に、強固に結合する。

従って、曲げ及び軸方向引張に対して安全、強固な結合構造となっている。

なお、図３は例示であって本発明の円弧状片は、各フランジについて２個に限られるものではなく、１個若しくは３個以上でもよい。また、上下杭の対向する円弧状片が同一円弧寸法のものに限定される訳ではなく、上下杭が係合したとき合計して１円周を形成して係合するようになっていればよい。しかし、製造の容易性、互換性、作業の容易性等に鑑みると、図３に例示した実施態様のものが最適である。

実施例の鋼管杭継手部の縦断面図（端面図）である。 上杭の下端部近傍を示す縦断面図である。 図２の底面図である。 外径締付構造の例を示す縦断面図である。 本発明を好適に適用することができる鋼管杭の例を示す側面図である。 図５のＡ−Ａ矢視図である。

符号の説明

１０ 鋼管杭
１０ａ 上杭
１０ｂ 下杭
１２ スクリュー羽根
２０ａ，２０ｂ フランジ
３０ａ，３０ｂ 円弧状片
３１ａ 周方向端面
３２ 外径寸法
４０ 第１のリング
５０ 第２のリング

Claims (2)

1. 鋼管杭の端部にフランジを設け、該フランジは外径部に外嵌リング締付による杭結合構造を備えると共に、フランジの内径部に１又は複数個の円弧状片を杭軸方向に一部突出させてかつ円周に沿って設け、該円弧状片は、上下杭フランジを当接させて上下杭を結合したとき上下杭の円弧状片の周方向端面が細隙を介して互いに対面するように配設したことを特徴とする鋼管杭の継手。
2. 前記外嵌リング締付による杭結合構造は、接続すべき上下杭の端部に固着した上下フランジに外嵌し、上下フランジを杭長手方向に締め付ける傾斜を有し、外径に円筒テーパを設けた２つ割りの第１のリングと、該第１のリングに外嵌し、杭軸方向に押圧して前記第１のリングを締め付けて杭を一体に接合する内径テーパを有する第２のリングとから成る継手構造であることを特徴とする請求項１記載の鋼管杭の継手。

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